起伏地形瑞雷波频散能量和传播特性研究

发布时间：2023-01-08 19:44

　　瑞雷波（Rayleigh waves）是纵波（P-waves）和横波的垂直分量（SV-waves）相互干涉形成的一种沿着自由界面传播的地震面波。它具有能量强、频率低、速度低、沿水平方向衰减慢和在非均匀介质中频散等特点。利用这些特点发展出各种瑞雷波勘探方法。这些方法具有无损、环境友好、低成本和高效等优势,在工程地质和无损检测等方面发挥着非常重大的作用。目前,应用较为广泛的瑞雷波勘探方法是面波多道分析（Multi-channel Analysis of Surface Waves,MASW）方法。该方法有效地填补了浅地表横波速度结构成像方法的空缺,在岩土工程和工程地质等领域有着重要的意义。水平层状介质模型的假设是MASW方法的应用前提,但实际地层极其复杂,地表并非完全水平。因此,起伏地形对瑞雷波传播的影响引起了浅地表地球物理学者的关注。先前的研究焦点主要集中在起伏自由界面上瑞雷波的传播,但尚未定量研究起伏地形的变化幅度对瑞雷波传播特性的影响。为了拓展瑞雷波勘探方法在起伏地形区域中的应用,研究起伏地形对瑞雷波传播的影响具有重要的意义。本文通过数值模拟的手段,研究二维起伏地形模型中瑞雷波的频散... 

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
作者简历
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题的目的与意义
    1.2 国内外的研究现状及存在的问题
        1.2.1 瑞雷波波场理论正演研究
        1.2.2 瑞雷波频散曲线正演算法
        1.2.3 瑞雷波频散曲线提取方法
        1.2.4 弹性波波场分离数值模拟
    1.3 主要研究内容和创新点
        1.3.1 论文的主要研究内容
        1.3.2 论文的创新点
第二章 瑞雷波传播机制理论
    2.1 均匀半空间瑞雷波的形成
    2.2 瑞雷波的传播特征
        2.2.1 瑞雷波的质点振动
        2.2.2 瑞雷波穿透深度与波长的关系
        2.2.3 瑞雷波与横波速度和泊松比的关系
        2.2.4 瑞雷波的衰减
        2.2.5 瑞雷波的频散
第三章 起伏地表模型瑞雷波传播正演模拟和波场分离方法
    3.1 二维P-SV弹性波方程推导
    3.2 二维P-SV波动方程有限差分基本原理
        3.2.1 时间上的2M阶差分近似
        3.2.2 空间上的2N阶差分近似
        3.2.3 P-SV弹性波动方程交错网格高阶有限差分格式
    3.3 边界条件的设定
        3.3.1 自由表面边界条件
        3.3.2 吸收边界条件
    3.4 稳定性条件
    3.5 瑞雷波频散曲线正演
    3.6 一阶速度-应力弹性波波场分离方程
    3.7 参数的设置和算法精度测试
        3.7.1 模拟参数设置
        3.7.2 起伏地形瑞雷波有限差分算法精度测试
        3.7.3 起伏地形瑞雷波传播波场分离算法精度测试
第四章 起伏地表模型对瑞雷波频散能量的影响
    4.1 地表水平均匀半空间模型模拟结果分析
    4.2 二维含高斯凹陷地形半空间模型模拟结果分析
    4.3 二维含高斯隆起地形半空间模型模拟结果分析
    4.4 二维含高斯凹陷隆起组合地形半空间模型模拟结果分析
第五章 起伏地表模型中偏移距对瑞雷波频散能量的影响
    5.1 高斯凹陷地形半空间模型模拟结果分析
    5.2 高斯隆起地形半空间模型模拟结果分析
第六章 起伏地表模型中瑞雷波的能量转换
    6.1 地表水平均匀半空间模型模拟结果分析
        6.1.1 波场快照分析
        6.1.2 波形曲线分析
    6.2 高斯凹陷地形半空间模型模拟结果分析
        6.2.1 波场快照分析
        6.2.2 波形曲线分析
    6.3 高斯隆起地形半空间模型模拟结果分析
        6.3.1 波场快照分析
        6.3.2 波形曲线分析
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]起伏地形条件下瑞雷面波传播特性研究[J]. 李宏,杨心超,朱海波,张伟,曲寿利.  石油物探. 2017(06)
[2]基于互相关相移的主动源地震面波频散成像方法[J]. 伍敦仕,孙成禹,林美言.  地球物理学进展. 2017(04)
[3]孔隙介质中面波有限差分模拟及应力镜像条件（英文）[J]. 张煜,平萍,张双喜.  Applied Geophysics. 2017(01)
[4]高频面波方法的若干新进展[J]. 夏江海,高玲利,潘雨迪,沈超,尹晓菲.  地球物理学报. 2015(08)
[5]地下空洞地震瑞雷波的旋转交错网格有限差分数值模拟[J]. 李长江,李庆春,邵广周.  物探化探计算技术. 2015(02)
[6]求解弹性波有限差分法中自由边界处理方法的对比[J]. 王周,李朝晖,龙桂华,高琴,赵家福.  工程力学. 2012(04)
[7]黏弹性与弹性介质中Rayleigh面波特性对比研究[J]. 高静怀,何洋洋,马逸尘.  地球物理学报. 2012(01)
[8]基于散度和旋度的弹性波波场分离数值模拟方法[J]. 陈可洋,吴清岭,杨微,李来林,范兴才.  物探与化探. 2010(01)
[9]瑞雷面波在弹性楔状体中的传播特性研究[J]. 陈伟,徐义贤,张煜.  工程地球物理学报. 2009(02)
[10]裂缝介质中瑞雷面波传播的渐变非均匀交错网格数值模拟[J]. 熊章强,张大洲,肖柏勋,秦臻.  湖南大学学报(自然科学版). 2008(08)

硕士论文
[1]起伏二维地表模型瑞雷波场正演研究[D]. 唐圣松.中南大学 2009



本文编号：3729059